Очистка воды в бассейне: хлорирование, озонирование, ионизация и другие методы

Для того, чтобы занятия в плавательном бассейне были комфортными и полезными для здоровья, в любом общественном бассейне проводится комплекс мероприятий по подготовке воды и уходу за ней, который включает:

1. Подогрев воды
   Подогрев воды необходим для поддержания комфортной температуры в чаше бассейне. Температура воды в плавательном оздоровительном бассейне составляет 25-28 °С. Воду в небольших бассейнах в СПА зонах и бассейнах с гидромассажем обычно подогревают до 30-34 °С.
2. Обеспечение рециркуляции воды
   Рециркуляция необходима для равномерного перемешиванию воды во всех частях бассейна.
3. Механическая очистка воды
   Механическая очистка воды - это очистка воды от таких загрязнителей как мусор, пыль, песок, отмершие микроорганизм. Такая очистка осуществляется с помощью специальных фильтров (песочных, мембранных, угольных). Система фильтрации является неотъемлемой частью любого бассейна, благодаря ей вода в бассейне остается чистотой и прозрачной в течении длительного времени.
4. Обеззараживание воды
   Обеззараживание (дезинфекция) воды - это уничтожение биологически активных загрязнителей и продуктов жизнедеятельности (микроорганизмы, водоросли, бактерии, вирусы, потожировые выделения). Для обеззараживания воды применяются различные технологии и методы, которые подразделяются по способу воздействия на микроорганизмы на:

• реагентные методы. Дезинфекция достигается путем внесения в воду биологически активных химических соединений (хлорирование, бромирование, озонирование, использование кислородсодержащих реагентов, комбинированных препаратов типа «хлор + кислород» и т.п.);
• безреагентные методы. Обработка воды физическим воздействием (ультрафиолет, ультразвук, электроимпульсы и т.п.);
• комбинированные методы. Используются различные комбинации реагентных и безреагентных методов.

Итак, воду в бассейне очищают от механических включений, неорганических и органических примесей. Откуда же берутся эти примеси?

Изначально вода, используемая для наполнения бассейна, содержит некоторое количество механических, неорганических и органических примесей, равно как и водопроводная вода. Вода из артезианских скважин содержит много неорганических веществ, некоторые из которых не полезны для человека. Далее, со временем в воде заводятся различные микроорганизмы и водоросли, которые будут выделять в воду продукты жизнедеятельности. На воду постоянно оседает пыль из окружающей среды. Посетители бассейна тоже вносят свой вклад: один человек, даже предварительно приняв душ, заносит в бассейн за занятие до 50 тысяч микроорганизмов. Как мы разобрались, в бассейн могут попасть вредоносные органические и неорганические вещества, которые не только загрязняют воду, но и могут привести к тяжелым заболеваниям. Поэтому существуют определенные санитарные нормы и осуществляется регулярный контроль за состоянием воды в общественных бассейнах.

Рассмотрим подробнее методы обеззараживания (дезинфекции) воды. Для обеззараживания используются различные реагентные и безреагентные методы: хлорирование, озонирование, электролиз, ультрафиолетовое облучение, но наиболее распространенной технологией по-прежнему является хлорирование.

Хлорирование воды

Хлорирование воды основано на добавлении в воду хлорсодержащих веществ, это самый старый, самый распространенный и самый надежный реагентный способ дезинфекции воды. Метод основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микробов, катализирующие окислительно-восстановительные процессы. В России в 99% случаев хоть в какой-то степени хлорируется вода в любом бассейне, даже в бассейне с морской водой, так как хлорирование – самый надежный и доступный способ соблюсти принятые санитарные нормы.

Достоинства метода хлорирования:

• надежность и широкий спектр воздействия на микроорганизмы. Хлор способен разрушать и уничтожать подавляющее большинство известных патогенных микроорганизмов. Хлорирование обрабатывает не только воду, но и поверхности самого бассейна, в отличие от озонирования, электролиза и обработки ультрафиолетом, когда обрабатывается только вода, проходящая непосредственно через прибор обеззараживания, а поверхности бассейна остаются фактором риска;
• пролонгированное действие. Хлор долго сохраняется в активном виде в воде (свободный хлор*);
• недорогой и доступный способ.

Недостатки метода хлорирования:

• хлорированием не уничтожаются спорообразующие микроорганизмы (в отличие, например, от озонирования);
• при поддержании в воде постоянного уровня хлора со временем наблюдается "привыкание" патогенных микробов к этим концентрациям хлора. Для решения этой проблемы применяется периодическая обработка повышенными дозами хлора (хлорный шок);
• в воде постоянно образуются токсичные продукты хлорирования (хлороформ, хлорамины*), с которыми нужно вести постоянную "борьбу".

*Справка: Свободный хлор – часть содержащегося в воде общего хлора, который не переработан водорослями, бактериями и иным органическим веществом. Свободный хлор имеет большую дезинфицирующую способность. Хлорамин, или связанный хлор – часть хлора, связанная соединениями аммония, которые возникают от пота, мочи, крема для загара. Именно хлорамины, а не излишнее содержание хлора, являются и причиной появления запаха хлора в бассейне. Также хлорамины раздражают глаза и кожу. Содержание связанного хлора не должно превышать трети от общего хлора.

В настоящее время рекомендуется сочетать различные системы дезинфекции. Комбинация с хлорированием каких-либо других способов дезинфекции позволяет достичь максимального эффекта обеззараживания без вреда для здоровья.

Бромирование воды

Бромирование воды – реагентный метод, являющийся альтернативой хлорированию воды в бассейне. Бром, как и хлор является галогеном и сильным окислителем.

Достоинства бромирования:

• широкий спектр воздействия на микроорганизмы, бром убивает вирусы, бактерии, грибки, способствует удалению из воды органических примесей. Бром более эффективен в борьбе с водорослями. Бромирование обрабатывает не только воду, но и поверхности бассейна;
• обеспечивает оптимальный уровень надежности дезинфекции воды благодаря устойчивости к высоким значениям Рн. Например, при Рн=8,0 эффективность обеззараживающего действия брома составляет 87%, в то время как у хлора - 33%;
• бромирование не повышает жесткость воды;
• пролонгированное действие;
• соединения на основе брома не раздражает кожу и слизистые;
• соединения на основе брома устойчивы к действию солнечной радиации;
• при бромировании в воде не образуются токсичные вещества;
• соединения брома не имеют характерного запаха.

Недостатки бромирования:

• по эффективности бром занимает промежуточную позицию между хлором и активным кислородом. Поэтому в бассейнах с большим объемом воды бром не всегда справляется;
• высокая стоимость препаратов брома.

Несмотря на все свои преимущества, из-за дороговизны метод бромирования не получил широкого распространения и применяется для обеззараживания воды в небольших бассейнах и СПА.

Обеззараживание воды с помощью активного кислорода

Принцип действия метода очистки с помощью активного кислорода: в воду впрыскивается кислородсодержащий реагент, который в воде разлагается, выделяя кислород, который реагирует с биологическими загрязнениями. Одно время этот щадящий метод был очень популярен в Европе и России.

Достоинства дезинфекции кислородсодержащим реагентом:

• достаточно эффективно уничтожает вредную микрофлору, живущую в ванне бассейна;
• не раздражает слизистую глаз и кожу за счет отсутствия хлораминов;
• не образуется вредных побочных продуктов.

Недостатки дезинфекции кислородсодержащим реагентом:

• дорого по сравнению с хлорированием;
• кислородсодержащий реагент очень быстро разлагается в водной среде. В результате приходится использовать повышенные дозы;
• меньшая активность по сравнению с хлорированием, что опять-таки ведет к увеличению дозировки реагента;
• передозировка кислородсодержащего реагента (перекись водорода) имеет более неприятным последствиям для здоровья, чем передозировка хлора;
• все равно требуется периодическое хлорирование.

Согласно СанПин 2.1.2.1188-03 «Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды», вода в бассейне должно соответствовать по качеству воде питьевой. Предельно допустимая концентрация в питьевой воде перекиси водорода (как действующего вещества активного кислорода) составляет 0.1 мг/л, при применении метода дезинфекции активным кислородом в качестве единственного метода обеззараживания концентрация перекиси превышается.

Как единственно применяемый метод не подходит для больших общественных бассейнов и открытых бассейнов, но вполне эффективен в небольших закрытых частных бассейнах с невысокой нагрузкой. Также метод дезинфекция активным кислородом не подходит для теплых бассейнов с температурой выше 28°С, так как в теплой воде окисление замедляется.

Озонирование воды

Озон – это газ, являющийся наиболее активной формой кислорода. Озон является одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы. По своей сути очистка воды озоном эквивалентна многократно ускоренной процедуре природной очистки воды

Достоинства метода озонирования:

• широкий спектр воздействия на микроорганизмы (озон уничтожает фактически все бактерии, вирусы и органические вещества), причем активность озона во много раз выше, чем у кислорода и хлора. Например, патогенные микроорганизмы уничтожаются им в 15-20 раз, а споровые формы бактерий - в 300-600 раз быстрее, чем хлором. Вирус полиомиелита погибает при концентрации озона 0,45 мг/л через 2 минуты, тогда как от хлора вдвое большей концентрации только за 3 часа;
• не образуются хлорамины, раздражающие кожу и слизистую глаз;
• озон, в отличие от хлора, не оставляет никакого запаха;
• обработка озоном делает воду блестящей и придаёт воде голубой оттенок (хлорирование придает зеленоватый оттенок);
• передозировка озона не является проблемой, так как после окончания обработки озон превращается обратно в кислород.
• обработка озоном не придаёт воде никаких дополнительных посторонних веществ и химических соединений.

Недостатки метода озонирования:

• озон не имеет пролонгированного действия, так как является нестабильным газом и быстро разлагается в обычный кислород, не накапливаясь в водной среде.
• озонирование воды намного дороже традиционного хлорирования;
• поверхности бассейна остаются фактором риска, так как дезинфицируется только вода, проходящая через прибор;
• озон токсичен при вдыхании, при высоких концентрациях озона наблюдаются поражения дыхательных путей, легких и слизистой оболочки, а хроническое воздействие микро-концентраций озона на организм человека достаточно не изучено; Кроме того чистый озон взрывоопасен. По этим причинам, работа с озоном требует тщательного контроля техники безопасности.

В общественных бассейнах генератор озона допустимо использовать только в комплексе с хлорной станцией. Обработка воды методом озонирования совместно с методом хлорирования – отличный вариант для больших бассейнов. Благодаря обработке озоном, вода в бассейне будет прозрачной, чистой и эффективно обеззараженной. Останется только поддерживать небольшую концентрацию хлора для предотвращения проникновения в бассейн и роста патогенных микроорганизмов. При этом образование хлораминов будет сведено к минимуму, а, следовательно, меньше запах хлорки и раздражение кожи и глаз.

Обработка воды ультрафиолетовым излучением

В настоящее время УФ-облучение воды - один из наиболее перспективных безреагентных методов обеззараживания воды. УФ-обеззараживание воды происходит при помощи способности УФ-излучения проникать сквозь стенки клетки, добираясь до ее информационного центра - нуклеиновых кислот ДНК и РНК. УФ-обеззараживание воды заключается в поглощении лучей излучения нуклеиновыми кислотами, при этом ДНК и РНК патогенных микроорганизмов теряют способность делится, т.е. теряется способность клетки к размножению. Ультрафиолетовое обеззараживание воды считается одним из наиболее чистых методов очистки воды.{banner_m-001}

Достоинства метода обеззараживания воды ультрафиолетом:

• УФ-облучение обладает высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам, бактериям и вирусам, разлагает органические вещества;
• у микроорганизмов не развивается устойчивости к УФ-излучению;
• УФ-излучение разлагает хлорамины;
• УФ-облучение даже в высоких дозах не меняет химический состав воды (в отличие от окислительных методов), не приводит к образованию вредных побочных химических соединений;
• метод безопасен для здоровья;
• метод УФ-дезинфекции довольно экономичен.

Недостатки метода обеззараживания воды ультрафиолетом:

• нужно контролировать уровень железа и при необходимости проводить очистку воды от железа;
• некоторые организмы обладают высокой устойчивостью к УФ-излучению;
• если в воде присутствует крупнодисперсная примесь, то она может сыграть роль своеобразного щита для болезнетворных микробов, которые не получат необходимую дозу облучения. В этих условиях для качественного обеззараживания воды необходимо применение дополнительных (для удаления примесей) этапов очистки воды, предшествующих дезинфекции ультрафиолетом;
• поверхности бассейна остаются фактором риска, так как дезинфицируется только вода, проходящая через прибор излучающий УФ-лучи;
• УФ-обеззараживание действует одномоментно во время непосредственного облучения, т.е. не обладает пролонгированным действием.

УФ-обеззараживание воды сегодня применяется как в качестве самостоятельного метода очистки воды, так и в сочетании с другими методами дезинфекции. В крупных общественных бассейнах метод обеззараживания воды ультрафиолетом применяется вместе с хлорной дезинфекцией. Такая комбинация методов позволяет значительно снизить содержание свободного хлора в воде, необходимое для качественной дезинфекции, а также уменьшить концентрацию хлораминов. В небольших частных бассейнах возможен полный отказ от хлорного обеззараживания.

Обеззараживание воды с применением солевого электролиза

Один из современных методов дезинфекции воды. В системах солевого электролиза хлорсодержащий реагент вырабатывается из раствора обычной поваренной соли (NaCl) методом электролиза. Электролизом - это физико-химический процесс, при котором жидкость (электролит) под воздействием электрического тока распадается на положительные и отрицательные ионы.

Существуют два варианта систем дезинфекции воды на основе солевого электролиза:

1. Электролизные установки, работающие по методу проточного электролиза.
   В воду бассейна добавляется небольшое количество соли для того, чтобы выработать через солевой электролиз, сильное дезинфицирующее средство, наполненное активным хлором. Этот окислитель, имеет способность обратно превращаться в соль после своего дезинфицирующего действия. Вот как все происходит: «подсоленная» вода из бассейна проходит через аппарат электролизер; при подаче тока к электролизной ячейке электролизера в результате электрохимической реакции возникают новые химические элементы и соединения: хлорноватистая кислота (HOCI), путем окисления уничтожающая органические вещества (микробы, бактерии, вирусы, водоросли), являющийся продуктом реакции водород (H2), который безопасно отводится со всей площади поверхности бассейна, и вновь получаемые из оставшихся после реакции компонентов NaOH и HCl соль (NaCl) и вода (H2O). Соль при этом повторно используется в процессе электролиза, и цикл реакций начинается сначала. Хлорамины во время их прохода около электродов разрушаются и выделяют хлор, который будет использован заново.
2. Электролизные установки, вырабатывающие хлор в отдельной емкости.
   При использовании такой установки не требуется добавлять соль в воду бассейна. Газообразный хлор вырабатывается путем электролиза поваренной соли внутри специальной камеры и подается в воду бассейна строго дозируемыми порциями, там в воде образуется гипохлорит натрия.

Достоинства метода обеззараживания с использованием солевого электролиза:

• эффективность хлорной дезинфекции;
• экономичность (в качестве расходного сырья используется обычная соль);
• нет передозировки хлора, так как хлор вырабатывается постепенно, а не впрыскивается импульсами;
• поддержание нужной конценцентрации. Благодаря датчикам, которыми оснащаются системы очистки данного типа, осуществляется контроль за содержанием хлора в воде бассейна и выработка необходимого количества хлора для дезинфекции;
• если в воду бассейна добавляется соль, то это полезно для здоровья, так как соль, содержащаяся в воде бассейна в малых дозах, положительно оказывает положительное действие на кожу и организм в целом, возвращая жизненные силы. К тому же соленая вода сама по себе является антисептиком, что значительно упрощает дезинфекцию.

Недостаток метода обеззараживания с использованием солевого электролиза:
Поверхности бассейна остаются фактором риска, так как дезинфицируется только вода, проходящая через прибор. В поверхности бетонных бассейнов, особенно в швах, стыках и углах обитает масса бактерий, справиться с которыми могут только ударные дозы хлора.

Метод обеззараживания, основанный на солевом электролизе, применяется в частных и гостиничных бассейнах, в бассейнах санаториев и ЛПУ, а также в общественных открытых и закрытых бассейнах.

Дезинфекция основанная на ионизации воды в бассейне

Ионизация - это процесс отщепления мельчайших частиц вещества. Очистка воды в бассейне способом ионизации - один из самых передовых методов на сегодняшний день. Принцип действия метода обеззараживания ионизацией: под действием слабого тока в блоке электродов, врезанном в систему фильтрации бассейна, происходит выделение ионов меди или серебра. С потоком воды эти ионы попадают в чашу бассейна. Ионы серебра уничтожают бактерии и вирусы, а ионы меди предотвращают рост водорослей. Также из воды удаляются все посторонние примеси.

Достоинства дезинфекции воды методом ионизации:

• пролонгированное действие - ионы серебра и меди остаются в активном состоянии достаточно долгое время, очищая воду в бассейне, что уменьшает потребность в дополнительной дезинфекции воды с помощью химических реагентов, в частности хлора.;
• качество воды после ионизации соответствует стандартам качества питьевой воды;
• при использовании ионизатора совместно с озонатором, от использования хлорных веществ в небольших бассейнах можно отказаться полностью;
• отсутствие запаха;
• ионы серебра и меди не раздражают кожу и слизистую оболочку глаз, дыхательные пути;
• отсутствие аллергических реакций;
• ионы меди также выполняют функцию коагулянта (склеивают мельчайшие механические частицы, за счет электростатических сил, образуя более крупные, улавливаемые фильтрами).

Недостатки дезинфекции воды методом ионизации:

• воздействие ионов металлов на организм человека не до конца изучено;
• в больших бассейнах все равно необходима дополнительная дезинфекция хлоркой;
• системы плохо сочетаются с другими системами дезинфекции.

Метод совместной ионизации и хлорирование воды в бассейне получил довольно широкое применение в общественных и частных бассейнах. Ионизация совместно с озонированием применяется реже из-за довольно высокой стоимости оборудования.

Обеззараживание воды ультразвуком

В основе метода очистки воды ультразвуком лежит способность ультразвука разрывать оболочки клеток, вызывая их гибель. Так же ультразвук обладает способностью разрушать некоторые химические соединения.

Достоинства дезинфекции воды ультразвуком:
качественная очистка и нечувствительность к таким факторам как высокая мутность воды, характер и количество микроорганизмов.

Недостатки дезинфекции воды ультразвуком:

• сложность и дороговизна обслуживания;
• высокая стоимость;
• метод позволяет удалять из воды микроорганизмы, вирусы и лишь некоторые химические соединения.

Обеззараживание воды ультразвуком считается одним из новейших методов дезинфекции, но пока метод не получил широкого распространения.

Дополнительные химические добавки для обработки воды

Существует достаточно много специализированной химии для бассейнов. Среди прочих следует отметить флокулянты, коагулянты, альгициды и регуляторы pH.

В процессе фильтрации воды песочные фильтры могут задерживать лишь частицы больше определенного размера. Частицы, которые меньше этого размера, отфильтровать без применения коагуляции невозможно. Коагуляция – это процесс слипания частиц под воздействием коагулянта. Флокуляция – это вид коагуляции, при которой образуются рыхлые хлопьевидные агрегаты. Коагулянты от флокулянтов отличаются формой, плотностью и размером образующихся частиц. На практике этому различию не придается особого значения, поэтому флокулянты часто называют коагулянтами, и наоборот. Под воздействием коагулянтов частицы взвеси укрупняются и могут быть задержаны фильтрами механической очистки; при воздействии флокулянтов происходит выпадение взвешенных веществ в осадок в виде хлопьев, которые затем удаляются с помощью фильтра. В общественных бассейнах устанавливают автоматическую станцию дозирования флокулянта или коагулянта: периодически впрыскивающую эти вещества в магистраль перед механическим фильтром. Также существует «ударная» коагуляция, когда коагулянт добавляется в воду бассейна при выключенном насосе. Выпавший через несколько часов осадок убирают со дна бассейна пылесосом.

Альгициды - химические препараты из группы гербицидов, предназначенные для удаления водорослей и борьбы с «цветением» воды. Альгицид - средство избирательного действия, безопасно для человека, но губительно для водорослей. Водоросли легче приспосабливаются к хлорной и другой дезинфекции, кроме этого они могут прилипать к стенкам бассейна и труб, тем самым минуя зону дезинфекции. Для борьбы с водорослями перед заполнением бассейна водой стенки бассейна обрабатывают альгицидом или в воду впрыскивают ударную дозу препарата. В качестве альгицидов чаще всего применяют сульфат меди, аммиакат меди, производные мочевины (диурон, мажурон и др.).

Важным оценочным параметром является pH - это кислотно-щелочное равновесие воды. В зависимости от содержания в воде свободных ионов водорода, определяется среда: рН > 7 - щелочная, рН < 7 - кислая, рН=7 – нейтральная среда. При попадании в воду различных химикатов, баланс может нарушиться, и уровень pH изменится. Кислая среда способствует усилению коррозии металла и бетона, появлению неприятного запаха от воды и раздражению кожи. Щелочная среда идеальна для бурного развития и размножения микроорганизмов, появления известковых отложений и кожного раздражения. Регуляторы pH способны изменять уровень pH в ту или другую сторону.

Подведем итог:
для дезинфекции воды в общественных плавательных бассейнах используется метод хлорирования в чистом виде или в комбинации с другими методами дезинфекции. При выборе бассейна для занятий плаванием следует предпочесть тот, где для дезинфекции воды используется комбинация методов обеззараживания, что снижает количество применяемой хлорки, а, следовательно, уменьшает опасность раздражения кожи, слизистых оболочек и глаз.

Так что в любом случае: Хлорка – завтрак чемпионов!